微電子器件銅絲球焊工藝及鍵合行為研究.pdf

1、 本文研究了硅芯片鋁焊盤上銅絲球鍵合過程，對影響鍵合過程的四個(gè)主要工藝參數(shù)：超聲能量、鍵合壓力、鍵合時(shí)間、鍵合溫度進(jìn)行了優(yōu)化。使用焊點(diǎn)承載剪切力作為評判銅球焊點(diǎn)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與金絲球焊相比銅絲球焊的工藝參數(shù)窗口相當(dāng)窄，過程也較不穩(wěn)定。結(jié)合工藝參數(shù)優(yōu)化，詳細(xì)討論了各工藝參數(shù)對鍵合質(zhì)量的影響規(guī)律，并給出了它們對鍵合質(zhì)量的影響機(jī)理。 對FAB(Free Air Ball)的SEM進(jìn)行分析，分析認(rèn)為FAB的這種組織特征是由于

2、放電過程中保護(hù)氣體對液態(tài)銅的強(qiáng)制冷導(dǎo)致的快速凝固引起的。 在鍵合過程中焊點(diǎn)經(jīng)歷了一個(gè)大的變形過程。通過電子顯微鏡觀察和分析，認(rèn)為最主要的塑性變形機(jī)制是滑移，孿生現(xiàn)象只是在個(gè)別焊點(diǎn)的特定位置處出現(xiàn)。本研究同時(shí)了證實(shí)塑性變形變形對鍵合過程的促進(jìn)作用。 焊點(diǎn)的老化結(jié)果顯示，在200℃下，經(jīng)過長達(dá)近1600小時(shí)的老化焊點(diǎn)的承載剪切力沒有降低反而有很大程度的提高。認(rèn)為在鍵合時(shí)界面的擴(kuò)散很弱，而以后老化過程中發(fā)生的金屬擴(kuò)散對于提高焊